(变频器原理及应用60课时)总复习

1 变频器应用基础总复习变频器应用基础总复习 一 填空题 一 填空题 1 变频器是将固定频率的交流电变换为频率连续可调频率连续可调的交流电的装置 1 2 电力电子开关器件的发展经历的四个阶段为 门极可关断晶闸管门极可关断晶闸管 大功率晶体管大功率晶体管 功率场效应晶体管功率场效应晶体管 绝缘绝缘 栅双极晶体管栅双极晶体管 1 3 按变频的原理分类 变频器分为交交 交变频器交变频器和交交 直直 交变频器交变频器 1 4 交 直 交变频器按储能方式分类 分为电压型电压型和电流型电流型 电压型变频器是采用电容滤波电容滤波 电流型变频器是采用电感滤波电感滤波 1 5 按用途分类 变频器分为通用变频器通用变频器和专用变频器专用变频器 1 6 电力二极管 PD 通常应用于高频逆变器高频逆变器 高频整流器高频整流器和缓冲电路缓冲电路中 2 7 晶闸管 SCR 的导通条件 阳极 A 对阴极 K 加正偏电压正偏电压 同时门极门极 G G 对阴极 K 加正向触发脉冲正向触发脉冲 2 8 门极可关断晶闸管 GTO 是一种具有自关断能力的电流型全控器件全控器件 2 9 门极可关断晶闸管 GTO 的关断过程 是通过在 GTO 晶闸管的门极门极施加反向的关断脉冲实现 2 10 绝缘栅双极型晶体管 IGBT 是一种复合型电压全控器件电压全控器件 具有工作频率高工作频率高 耐压高 承受大电流等优点 2 11 功率智能模块 IPM 的智能化可以实现控制控制 保护保护 接口接口 3 大功能 2 12 交 直 交变频器的主电路包括 3 个组成部分 整流电路整流电路 中间电路中间电路 逆变电路逆变电路 3 13 交 直 交变频器的电路中 整流电路是由整流单元整流单元 滤波电路滤波电路 开启和吸收电路开启和吸收电路组成 中间电路为制动电 路是由制动电阻制动电阻 制动单元制动单元 续流二极管续流二极管组成 逆变电路是由逆变桥逆变桥 续流二极管续流二极管 缓冲电路缓冲电路组成 3 14 整流电路按使用的器件不同 可分为不可控整流电路不可控整流电路和可控整流电路可控整流电路 3 15 在整流电路中 共阴极组的 3 个二极管是在正半波自然换向点正半波自然换向点 t1 t3 t5 进行换相导通 而共阳极组的 3 个二极管是在负半波自然换向点负半波自然换向点 t2 t4 t6 进行换相导通 3 16 在三相桥式可控整流电路中 当触发延迟角 a 60 o时 输出电压的平均值为 Ud 2 34UUd 2 34U2 2cosa 257Vcosa 257V 3 17 若制动电路不能有效的抑制再生能量 可以通过外接制动电阻外接制动电阻来解决 3 18 变频变压的实现方法有脉幅调制脉幅调制 PAMPAM 和脉宽调制脉宽调制 PWMPWM 在 PWM 调制中 脉冲宽度越小 脉冲的间隔时间间隔时间越 大 输出电压的平均值就越小越小 反之 越大 3 19 交 交变频器是把电网频率的交流电变换成频率可调的交流电 没有中间环节中间环节 4 20 在交 交变频器中 交流电压频率的改变是通过改变 P NP N 组变流器的切换频率组变流器的切换频率 而改变交流输出电压的幅值 是通过改变交流电路工作时的触发延迟角触发延迟角 a a 4 21 鼠笼型异步电动机的内部结构是由定子定子 转子转子以及其他附件组成 5 22 当电动机所带的负载小于额定值时 出现欠载现象欠载现象 当电动机所带的负载超过额定值时 出现过载现象过载现象 5 23 机械特性机械特性是指电动机在运行时 其转速转速 n n 与电磁转矩电磁转矩 T T 之间的关系 5 24 异步电动机机械特性曲线 n f T 上的几个特殊点 0 no 是理想空载点理想空载点 TN nN 是额定运行点额定运行点 Tk nk 是临界点临界点 Tst 0 是起动点起动点 5 25 从异步电动机的机械特性曲线可知 为保证电动机的过载能力不变 当临界转矩 TK越小时 电动机所能带 的负载就越小越小 由临界转差 SK的关系式可知 临界转差 SK越小 临界转速临界转速 n nK K越大 则机械特性就越硬越硬 5 26 异步电动机的制动有再生制动再生制动 直流制动直流制动 反接制动反接制动 其中直流制动和反接制动常用于使电动机迅速停止迅速停止 的 过程中 而再生制动再生制动在工作过程中 产生与转子实际旋转方向相反的电磁转矩相反的电磁转矩 电动机此时不消耗能量不消耗能量 而 是将拖动系统的再生动能返还给电网 5 27 异步电动机的调速中负载负载是没有改变 而是改变拖动系统的转速或频率 转速值可以从不同的不同的机械特性曲 线 上得到 而速度速度改变是负载的变化引起转速的变化 转速值则是从同一同一机械特性曲线上得到 5 28 电动机调速性能的衡量指标 调速范围调速范围 调速的平滑性调速的平滑性 调速的经济性调速的经济性 调速后工作特性调速后工作特性 5 29 带式传送机是属于恒转矩负载恒转矩负载 卷取机械是属于恒功率负载恒功率负载 而风机 水泵等机械是属于二次方律负载二次方律负载 在恒转矩负载中 功率与转速成正比关系正比关系 在恒功率负载中 转矩转矩与转速成反比关系 5 2 30 电动机在运行时的发热情况发热情况是判断电动机能否正常工作的重要标志之一 5 31 从发热方面来看 选择电动机的原则是 电动机在运行时的稳定温升稳定温升不能超过允许温升值 5 32 电动机的工作制有连续工作制连续工作制 断续工作制断续工作制 短时工作制短时工作制 5 33 电力拖动系统的组成有电动机电动机 传动机构传动机构 生产机械生产机械 控制设备控制设备 5 34 当传动比大于 1 时 传动机构为减速机构减速机构 当传动比小于 1 时传动机构为加速机构加速机构 5 35 传动机构的作用 变速变速 转矩 飞轮转矩的传递传递和变换变换 5 36 高 中 压变频器是指电压等级在 1KV1KV 以上的大容量变频器 6 37 变频器的控制方式主要有 V FV F 控制控制 矢量控制矢量控制 VCVC 转差频率控制转差频率控制 SFSF 直接转矩控制直接转矩控制 DTCDTC 单片机控制单片机控制 7 38 在变频调速中 若在额定频率以下调频时 当频率下调时 电压电压也要下调 若在额定频率以上调时 当频 率 上调时 电压无法上调无法上调 7 39 电动机经转矩提升后在全频范围内变频调速的特性 当在 fxfN范围内变频调速时 电动机具有恒功率调速特性恒功率调速特性 7 40 U f 控制曲线的分类 有基本基本 U fU f 曲线曲线 正补偿正补偿 U fU f 曲线曲线 负补偿负补偿 U fU f 曲线曲线 U fU f 比分段曲线比分段曲线 7 41 矢量控制是通过控制变频器输出电流的大小大小 频率频率及相位相位 用以维持电动机内部的磁通恒定所需的转矩 7 42 在磁场间的等效变换中 磁极对数 磁感应强度和转速都相等条件下 旋转两相直流系统经过直直 交变换交变换转 换成两相交流系统 两相交流系统经过 2 32 3 相变换相变换转换成三相交流系统三相交流系统 7 43 单片机控制在全数字变频调整系统中 绝大都是以高性能单片机高性能单片机和数字信号处理器数字信号处理器等为控制核心来构成 7 44 当变频器和其他设备或有多台变频器一起接地时 每台设备或变频器应该分别独立接地独立接地 而不允许将每台 设备的接地端相接后再接地 8 45 变频器的频率参数预置中 频率给定的方法可以通过变频器的操作面板给定操作面板给定 还可以通过变频器的控制端 子外接电位器给定外接电位器给定 8 46 变频器的加速和减速模式主要有线性方式线性方式 S S 形方式形方式 半半 S S 形方形方式 线性方式线性方式适用于一般要求的场合 S 型加速模式适用于传送带传送带 电梯电梯等对起动有特殊要求的场合 半 S 型上升方式 正半正半 S S 型型加减速模式 适用于大转动惯性负载 反半反半 S S 型型加减速模式适用于泵类泵类和风机风机类负载 8 47 变频器的最常见的保护功能有过流保护过流保护 过载保护过载保护 过压保护过压保护 欠电压保护欠电压保护和瞬间停电的处理瞬间停电的处理以及其他 保护功能 8 48 频率给定信号的种类有数字量给定信号数字量给定信号 模拟量给定信号模拟量给定信号 8 49 变频器设置安装的环境 主要考虑环境温度环境温度 环境湿度环境湿度 周围气体周围气体 振动振动 抗干扰抗干扰等因素 9 50 变频器的安装方式有壁挂式安装壁挂式安装 柜外冷却方式柜外冷却方式 柜内冷却方式柜内冷却方式 多台变频器横向排列安装多台变频器横向排列安装 9 51 变频器 能 不能 不能不能与电动机等强电设备共用接地电缆或接地极 9 52 在模拟量控制线中 由于模拟量信号的抗干扰能力较差 因为必须采用屏蔽线屏蔽线 在连接时 屏蔽层靠近变 频器一侧应接变频器的公共端 另一端应悬空悬空 9 53 改善变频器功率因数偏低根本途径是削弱高次谐波电流削弱高次谐波电流 采用较好的方法是串入直流电抗器串入直流电抗器和串入交流电串入交流电 抗器抗器 若将功率因数提高到 0 95 左右 可同时串入交流电抗器交流电抗器和直流电抗器直流电抗器一起使用 9 54 变频器的干扰主要包括有外界对变频器的干扰界对变频器的干扰和变频器对周边设备的干扰变频器对周边设备的干扰两部分 9 55 对变频器调速系统的调试工作应遵循先空载先空载 后轻载后轻载 再重载再重载的一般规律 9 56 变频调速系统的负荷率越低 允许的调速范围则越大越大 在负载转矩不变的前提下 传动比传动比越大 则电动机 轴上的负荷率越低负荷率越低 调速范围也越大越大 9 57 中央空调的变频调速控制系统主要部分有冷却水循环系统冷却水循环系统和冷冻水循环系统冷冻水循环系统 10 58 风机的惯性较大 加速时间设定较短 容易引起过电流过电流 减速时间设定较短 容易引起过电压过电压 10 59 供水系统中 若水泵在转速上升或下降的过程过快 则会在管道中引起水锤效应水锤效应 10 60 同步控制的控制要点 统调统调 整步整步和单独单独调试 10 二 名词解释 二 名词解释 3 1 1 变频器 变频器 是交流电动机驱动器 它是将三相工频交流电转变成频率可调的三相交流电来驱动交流电动机 从而使电动机达到调速目的 1 2 2 占空比 占空比 指脉冲宽度与一个脉冲周期的比值 2 3 3 脉宽调制的指导思想 脉宽调制的指导思想 是将输出电压分解成很多的脉冲 调频时控制脉冲的宽度和脉冲间的间隔时间来 控制输出电压的幅值 3 4 4 转差率 转差率 转子转速 n 与同步转速 no之间的差值与同步转速 no的比值 5 5 5 有效转矩 有效转矩 电动机在某一转速 频率 下能够安全 稳定 长期运行的最大转矩 5 6 6 V FV F 控制 控制 通过提高 U F 比来补偿 fX下调时引起的 TKX下降 7 7 7 基本频率给定线 基本频率给定线 在给定信号 X 从 0 增大至最大值 Xmax 的过程中 给定频率 fx线性地从 0 增大到 fmax频率 给定线 7 8 8 点动频率 点动频率 指变频器在 试动行 点动时的给定频率 8 9 9 静差 静差 是指供水压力与给定压力的差值 X 不可能完全降到 0 而始终有一个很小的静差存在 从而使控制 系统出现了误差 8 1010 P P 功能功能 指将 X 很小的值按比例进行放大 P 倍 经过放大后再来调整水泵的转速 从而控制的灵敏度增 大 误差减小 8 三 判断题 三 判断题 1 晶闸管的导通条件 阳极对阴极间加正向电压 同时在门极对阴极间加正向电压或脉冲即可 2 当阳极电流降低到晶闸管的维持电流临界极限值以下时 即可使晶闸管关断 3 门极关断晶闸管 GTO 具有自关断能力 属于电流控制型的全控器件 4 门极关断晶闸管 GTO 的关断过程是通过在 GTO 晶闸管的门极施加反向的关断脉冲实现 5 绝缘栅双极型晶体管 IGBT 和集成门极换流晶闸管 IGCT 是复合型的电压型全控器件 具有通断频率高 耐压 高 承爱电流大等优点 6 V F 控制是根据负载的变化随时调整变频器的输出 7 转矩提升是指在频率 f 0 时 补偿电压的值 8 加速时间是指工作频率从 0HZ 上升至最大频率所需要的时间 9 基本参数是变频器根据选用的功能而需要预置的参数 10 多台变频器安装在同一控制柜内 每台变频器必须分别和接地线相连 11 负载机械特性曲线的运行段超越电动机的有效转矩线 则超越部分将不能正常工作 12 传动比越大 电动机轴上的负荷率越大 13 压力传感器是将电压信号转换成压力信号 14 GTO 是一种全控型电力电子器件 15 电动机在运行时的稳定温升不能超过其允许温升 16 变频器的接地必须与动力设备的接地点分开 不能共地 17 电动机在变频运行中 由于达到某个频率时发生机械共振 因此无须把这些共振频率回避 18 对于恒功率负载来说 当负载转速 n 降低时 负载转矩 TL也降低 19 对于连续工作的负载来说 由于电动机在运行期间不能够到达稳定温升 因此允许电动机过载 20 在三相逆变电路中 可调节开关的通断速度来调节交流电的频率 也可通过调节 UD 的大小来调节交流电的 幅值 21 在采用外控方式时 应先接通变频器的电源后 再接通控制电路来控制电动机的起 停 22 逆变部分的基本作用是将直流电变成交流电 是变频器的核心部分 23 起重机械的变频调速系统中 电动机与制动器是同时开始动作的 24 变频器对周边设备的干扰只有电磁辐射 25 变频器的基频设置时 一般情况下设定为电动机的额定频率 26 变频器电路中制动电阻的作用是消耗再生反馈的能量 27 采用矢量控制的要求中 电动机的极数要按说明书的要求 一般以 4 极电动机为量佳 4 28 变频器的节能运行功能在任何情况下都是有效的 29 跳跃频率是指不允许变频器断续输出的频率 30 当由变频器的输出端子直接控制接触器和继电器时 在线圈的两端必须接入浪涌电压吸收回路 四 作图题 四 作图题 1 画出三相逆变电路原理图的开关通断规律图和对应输出波形图 如图 2 画出单极性 SPWM 调制后的 SPWM 脉冲波形和等效正弦波 如图 其中调制波为正弦波 Ura 载波为三角波 Ut 五 简答题 五 简答题 1 1 晶闸管的关断条件 晶闸管的关断条件 P11P11 答 答 1 关断电源 2 阳极 A 对阴极 K 加反偏电压 3 阳极电流 IA小于 IH维持电流 2 2 简述不可控制整流的工作原理 简述不可控制整流的工作原理 P35 36P35 36 分析 t1 t3 区间即可 3 3 电动机工作点的动态调整过程 电动机工作点的动态调整过程 P65P65 4 4 为什么变频也要变压 为什么变频也要变压 P82P82 5 5 比较恒压供水系统中实际压力 比较恒压供水系统中实际压力 XfXf 与给定压力与给定压力 XtXt 的偏差信号的偏差信号 X X 分析用水量与水泵转速的变化情况 分析用水量与水泵转速的变化情况 P115P115 6 6 变频器产生过电流的原因 变频器采取什么措施来实现过流保护 变频器产生过电流的原因 变频器采取什么措施来实现过流保护 P118P118 7 7 分析水锤效应产生的原因 分析水锤效应产生的原因 答 答 异步电动机在全压起动时 从静止加速到额定转速 所需时间 0 5s 在不足 0 5s 的时间里水的流量 从零猛增到额定流量 由于流体具有动量和一定程度的可压缩性 因此 在极短的时间内流量的巨大变化将引 起 对管道的压强过高或过低的冲击 压力冲击将使管壁受力而产生噪音 犹如锤子敲击管子一样 称为水锤效应水锤效应 8 8 简述 简述 1 1 控控 3 3 的恒压供水系统的工作过程 的恒压供水系统的工作过程 P146P146 9 9 简述起升机械在重载下降时工作点的变化 简述起升机械在重载下降时工作点的变化 答 答 重载时 重物将因自身的重力而下降 电动机的旋转速度将超过同步 转速而进入再生制动状态 电动机的旋转方向是反转 下降 的 但电动机转 矩的方向却与旋转方向相反 是正方向的 其机械特性如图 7 16 的曲线 所 示 工作点为 E 点 转速为 n5 这时 电动机的作用是防止重物由于重力加速 度的原因而不断加速 达到使物体匀速下降的目的 在这种情况下 摩擦转矩将 阻碍重物下降 故重物在下降时构成的负载转矩比上升时小 1010 简述产生溜钩的原因 简述产生溜钩的原因 答 答 在重物开始升降或停住时 要求制动器和电动机的动作之间 必须紧密配合 由于制动器从抱紧到松 开 以及从松开到抱紧的过程需要一定时间 约 0 6s 而电动机的转矩是在